Q122
자성체
자기차폐
📄 2020.8 기출
외부 자계의 영향을 차폐하는 자기차폐에 가장 적합한 것은?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 비투자율이 큰 강자성체로 자속을 그 물질 쪽으로 유도(흡수)해 내부 공간을 보호합니다.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 비투자율이 큰 강자성체로 자속을 그 물질 쪽으로 유도(흡수)해 내부 공간을 보호합니다.
Q134
자성체
바크하우젠 효과
📄 2020.8 기출
외부 자기장이 일정치 이상이 되는 순간 자구가 급격히 회전 배열되어 자속밀도가 계단적으로 증가하는 현상은?
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
자화곡선에서 자구가 불연속·계단적으로 정렬되는 현상이 바크하우젠 효과입니다.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
자화곡선에서 자구가 불연속·계단적으로 정렬되는 현상이 바크하우젠 효과입니다.
Q135
자성체
자계의 세기
📄 2020.8 기출
반지름 5mm, 길이 15mm, 비투자율 50인 자성체에 코일을 감아 자속밀도 50Wb/m²로 했을 때 자계 세기는 몇 A/m인가?
💡 해설 보기
\(H=\dfrac{B}{\mu_0\mu_r}=\dfrac{50}{4\pi\times10^{-7}\times50}=\dfrac{1}{4\pi\times10^{-7}}=\dfrac{10^7}{4\pi}\,[\text{A/m}]\).
Q140
자성체
반자성체
📄 2020.6 기출
반자성체의 비투자율 μr 값의 범위는?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
반자성체는 \(\chi\lt 0,\ \mu_r\lt 1\). (상자성체 \(\mu_r\gt 1\), 강자성체 \(\mu_r\gg1\))
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
반자성체는 \(\chi\lt 0,\ \mu_r\lt 1\). (상자성체 \(\mu_r\gt 1\), 강자성체 \(\mu_r\gg1\))
Q161
자성체
강자성체 특성
📄 2019.8 기출
강자성체의 세 가지 특성에 포함되지 <u>않는</u> 것은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
강자성체 3대 특성: 고투자율·자기포화·히스테리시스. 와전류는 전자유도 현상으로 강자성체 고유특성이 아닙니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
강자성체 3대 특성: 고투자율·자기포화·히스테리시스. 와전류는 전자유도 현상으로 강자성체 고유특성이 아닙니다.
Q171
자성체
자화의 세기
📄 2019.8 기출
평균 자계 3000AT/m, 비투자율 600인 환상철심의 자화의 세기는 약 몇 Wb/m²인가?
💡 해설 보기
자화의 세기(자화) \(J\)
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times599\times3000\approx2.26\,\text{Wb/m}^2\).
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times599\times3000\approx2.26\,\text{Wb/m}^2\).
Q202
자성체
와류손
📄 2019.3 기출
와류손에 대한 설명으로 <u>틀린</u> 것은? (f:주파수, Bm:최대자속밀도, t:두께, ρ:저항률)
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
와류손 \(P_e\propto\dfrac{f^2 B_m^2 t^2}{\rho}\)로 저항률 ρ에 반비례합니다. 'ρ²에 비례'는 틀립니다.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
와류손 \(P_e\propto\dfrac{f^2 B_m^2 t^2}{\rho}\)로 저항률 ρ에 반비례합니다. 'ρ²에 비례'는 틀립니다.
Q214
자성체
관계식 판별
📄 2019.3 기출
다음 자성체 관계식 중 성립할 수 <u>없는</u> 것은? (μ:투자율, χ:자화율, J:자화의 세기)
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(\mu=\mu_0(1+\chi_m)=\mu_0+\chi\)로 +부호입니다. '\(\mu_0-\chi\)'는 성립할 수 없습니다.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(\mu=\mu_0(1+\chi_m)=\mu_0+\chi\)로 +부호입니다. '\(\mu_0-\chi\)'는 성립할 수 없습니다.
Q218
자성체
비투자율
📄 2019.3 기출
단면적 4cm² 철심에 6×10⁻⁴Wb 자속을 통하게 하려면 2800AT/m 자계가 필요할 때 비투자율은 약 얼마인가?
💡 해설 보기
\(B=\phi/S=\dfrac{6\times10^{-4}}{4\times10^{-4}}=1.5\)T. \(\mu_r=\dfrac{B}{\mu_0 H}=\dfrac{1.5}{4\pi\times10^{-7}\times2800}\approx426\).
Q222
자성체
경계조건
📄 2018.8 기출
자성체 경계면(전류 없음)의 경계조건으로 <u>틀린</u> 것은?
💡 해설 보기
유전체 경계조건
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
자성체 경계에서는 H 접선·B 법선이 연속이고 굴절법칙이 성립. 전속밀도 D는 자성체와 무관해 ④가 틀립니다.
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
자성체 경계에서는 H 접선·B 법선이 연속이고 굴절법칙이 성립. 전속밀도 D는 자성체와 무관해 ④가 틀립니다.
Q227
자성체
자극 세기
📄 2018.8 기출
길이 l, 지름 d인 원통이 균일 자화되어 자화의 세기 J일 때 원통 양단 자극의 세기는?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자극 세기 = 자화의 세기 × 단면적 \(=J\times\dfrac{\pi d^2}{4}\).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자극 세기 = 자화의 세기 × 단면적 \(=J\times\dfrac{\pi d^2}{4}\).
Q240
자성체
자계 굴절
📄 2018.4 기출
μ₁=500, μ₂=1000 매질에서 매질2 쪽 자계가 경계면에 45°로 입사할 때 매질1에서 경계면과 자계의 각도는?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자계 굴절법칙 \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}\). μ가 다르면 각이 바뀌어 매질1(작은 μ) 쪽 각이 약 60°가 됩니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자계 굴절법칙 \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}\). μ가 다르면 각이 바뀌어 매질1(작은 μ) 쪽 각이 약 60°가 됩니다.
Q242
자성체
히스테리시스손
📄 2018.4 기출
히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것은?
💡 해설 보기
철손(히스테리시스손·와전류손)
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
1주기당 히스테리시스 손실 = B-H 곡선(히스테리시스 루프)의 면적에 비례합니다.
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
1주기당 히스테리시스 손실 = B-H 곡선(히스테리시스 루프)의 면적에 비례합니다.
Q261
자성체
역자성체
📄 2018.3 기출
역자성체의 비투자율 μs 값은?
💡 해설 보기
자성체의 비투자율 \(\mu_s\) (\(\mu_s=1+\chi\), \(\chi\)=자화율)
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\)
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\))
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\))
역자성체는 외부 자계와 반대로 약하게 자화 → \(\chi\lt0\) → \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 초전도체(완전 반자성, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작음.
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\)
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\))
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\))
역자성체는 외부 자계와 반대로 약하게 자화 → \(\chi\lt0\) → \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 초전도체(완전 반자성, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작음.
Q269
자성체
자기차폐
📄 2018.3 기출
자기차폐에 가장 적합한 것은?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 비투자율이 큰 강자성체로 자속을 유도·흡수합니다.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 비투자율이 큰 강자성체로 자속을 유도·흡수합니다.
Q272
자성체
초전도체
📄 2018.3 기출
초전도체(완전반자성)에 부합하는 조건은? (Xm:비자화율, μr:비투자율, B:자속밀도)
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
완전반자성(마이스너 효과): \(X_m=-1,\ \mu_r=0,\ B=0\)(내부 자속 배제).
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
완전반자성(마이스너 효과): \(X_m=-1,\ \mu_r=0,\ B=0\)(내부 자속 배제).
Q279
자성체
비자화율
📄 2018.3 기출
역자성체의 비자화율 Xm과 비투자율 μr 관계로 옳은 것은?
💡 해설 보기
역자성체(반자성체)의 자화율·비투자율
자화율(비자화율) \(\chi_m\)과 비투자율 \(\mu_r\)의 관계는 \(\mu_r=1+\chi_m\).
역자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 자화되므로 \(\chi_m \lt 0\), 따라서 \(\mu_r=1+\chi_m \lt 1\).
∴ 정답 \(\chi_m \lt 0,\ \mu_r \lt 1\).
※ 상자성체는 \(\chi_m \gt 0,\ \mu_r \gt 1\)(자계 방향으로 약하게 자화). \(\chi_m \gt 0\)인데 \(\mu_r \lt 1\)(보기 ④)은 모순이라 성립하지 않습니다.
자화율(비자화율) \(\chi_m\)과 비투자율 \(\mu_r\)의 관계는 \(\mu_r=1+\chi_m\).
역자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 자화되므로 \(\chi_m \lt 0\), 따라서 \(\mu_r=1+\chi_m \lt 1\).
∴ 정답 \(\chi_m \lt 0,\ \mu_r \lt 1\).
※ 상자성체는 \(\chi_m \gt 0,\ \mu_r \gt 1\)(자계 방향으로 약하게 자화). \(\chi_m \gt 0\)인데 \(\mu_r \lt 1\)(보기 ④)은 모순이라 성립하지 않습니다.
Q291
자성체
자심재료
📄 2017.8 기출
규소강판 등 자심재료 히스테리시스 곡선의 특징은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자심(변압기 철심)은 히스테리시스손이 작아야 하므로 루프 면적이 작은 것이 좋습니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자심(변압기 철심)은 히스테리시스손이 작아야 하므로 루프 면적이 작은 것이 좋습니다.
Q295
자성체
자화의 세기 단위
📄 2017.8 기출
자화의 세기 J의 단위로 옳은 것은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자화의 세기 J는 자속밀도와 같은 Wb/m².
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자화의 세기 J는 자속밀도와 같은 Wb/m².
Q305
자성체
히스테리시스손
📄 2017.5 기출
✎ 유사
히스테리시스 루프 철심을 60Hz로 자화할 때 히스테리시스 손실 관련 값은?
💡 해설 보기
철손(히스테리시스손·와전류손)
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
손실 = 루프 면적×주파수×체적으로 계산 → 약 4.8×10⁻².
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
손실 = 루프 면적×주파수×체적으로 계산 → 약 4.8×10⁻².
Q342
자성체
역자성체
📄 2016.8 기출
역자성체의 비투자율 μs 값은?
💡 해설 보기
자성체의 비투자율 \(\mu_s\) 비교
\(\mu_s=1+\chi\) (\(\chi\): 자화율).
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\) (\(\chi\gg0\))
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\), 아주 약간 큼)
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\), 아주 약간 작음)
역자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 약하게 자화되어 \(\chi\lt0\), 따라서 \(\mu_s=1+\chi\lt1\)입니다. ∴ 정답 \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 완전 반자성(초전도체, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작습니다(예: 비스무트 \(\approx0.99983\)).
\(\mu_s=1+\chi\) (\(\chi\): 자화율).
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\) (\(\chi\gg0\))
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\), 아주 약간 큼)
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\), 아주 약간 작음)
역자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 약하게 자화되어 \(\chi\lt0\), 따라서 \(\mu_s=1+\chi\lt1\)입니다. ∴ 정답 \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 완전 반자성(초전도체, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작습니다(예: 비스무트 \(\approx0.99983\)).
Q345
자성체
관계식
📄 2016.8 기출
성립할 수 <u>없는</u> 관계식은? (μ:투자율, x:자화율)
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(\mu=\mu_0(1+x_m)=\mu_0+\chi\)입니다. '\(\mu_0-x\)'가 성립 불가.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(\mu=\mu_0(1+x_m)=\mu_0+\chi\)입니다. '\(\mu_0-x\)'가 성립 불가.
Q348
자성체
자속밀도
📄 2016.8 기출
✎ 유사
자화의 세기(자화) \(M=8\times10^3\,\text{A/m}\), 자화율 \(\chi_m=0.02\)인 자성체의 자속밀도 \(B\)는 약 몇 T인가?
💡 해설 보기
자화율·자화·자속밀도의 관계
자화율은 \(\chi_m=\dfrac{M}{H}\)로 정의되므로, 자계의 세기
\[ H=\frac{M}{\chi_m}=\frac{8\times10^3}{0.02}=4\times10^5\,\text{A/m} \]
자속밀도는 \(B=\mu_0(H+M)\)이므로
\[ B=4\pi\times10^{-7}\times(4\times10^5+8\times10^3)=4\pi\times10^{-7}\times4.08\times10^5\approx0.51\,\text{T} \]
정리 — \(M\)(자화)은 매질이 만든 자화 성분, \(H\)는 외부 자계, \(B=\mu_0(H+M)\)는 둘을 합한 실제 자속밀도입니다. \(\chi_m\)이 작을수록(약자성) 같은 \(M\)을 만드는 데 큰 \(H\)가 필요합니다.
자화율은 \(\chi_m=\dfrac{M}{H}\)로 정의되므로, 자계의 세기
\[ H=\frac{M}{\chi_m}=\frac{8\times10^3}{0.02}=4\times10^5\,\text{A/m} \]
자속밀도는 \(B=\mu_0(H+M)\)이므로
\[ B=4\pi\times10^{-7}\times(4\times10^5+8\times10^3)=4\pi\times10^{-7}\times4.08\times10^5\approx0.51\,\text{T} \]
정리 — \(M\)(자화)은 매질이 만든 자화 성분, \(H\)는 외부 자계, \(B=\mu_0(H+M)\)는 둘을 합한 실제 자속밀도입니다. \(\chi_m\)이 작을수록(약자성) 같은 \(M\)을 만드는 데 큰 \(H\)가 필요합니다.
Q351
자성체
자기모멘트
📄 2016.8 기출
✎ 유사
자성체 3×4×20cm³가 B=130mT로 자화될 때 자기모멘트가 48A·m²이면 자화의 세기 관련 값은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자기모멘트/체적 등으로 계산 → 약 2×10⁵.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자기모멘트/체적 등으로 계산 → 약 2×10⁵.
Q369
자성체
감자력
📄 2016.5 기출
감자력이 0인 것은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
환상(폐자로) 철심은 자극이 없어 감자력이 0입니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
환상(폐자로) 철심은 자극이 없어 감자력이 0입니다.
Q396
자성체
영상법
📄 2016.3 기출
✎ 유사
무한평면 자성체 앞 a 거리에 평행 직선전류가 있을 때 작용력은?
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
영상전류법으로 \(F\propto\frac{\mu-\mu_0}{\mu+\mu_0}\) (경계 반사계수 반영).
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
영상전류법으로 \(F\propto\frac{\mu-\mu_0}{\mu+\mu_0}\) (경계 반사계수 반영).
Q409
자성체
자화의 세기
📄 2015.8 기출
비투자율 350 환상철심의 평균 자계 280AT/m일 때 자화의 세기는 약 몇 Wb/m²인가?
💡 해설 보기
자화의 세기(자화) \(J\)
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
Q427
자성체
영구자석
📄 2015.5 기출
영구자석에 관한 설명으로 <u>틀린</u> 것은?
💡 해설 보기
자성체·영구자석의 성질
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 보자력이 커 투자율이 작습니다. '매우 크다'는 틀립니다.
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 보자력이 커 투자율이 작습니다. '매우 크다'는 틀립니다.
Q433
자성체
막대자석 자위
📄 2015.5 기출
✎ 유사
길이 l, 반지름 a 원통이 균일 자화 J일 때 축상 자위와 관련된 물리량은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
균일 자화 원통의 자위는 자화의 세기 J로 표현됩니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
균일 자화 원통의 자위는 자화의 세기 J로 표현됩니다.
Q443
자성체
투자율
📄 2015.3 기출
투자율 μ=μ₀μₛ 관계에 대한 설명으로 알맞은 것은?
💡 해설 보기
투자율
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
비투자율 μₛ는 물질 고유값으로 진공에서 1입니다.
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
비투자율 μₛ는 물질 고유값으로 진공에서 1입니다.
Q459
자성체
자석 진동
📄 2015.3 기출
균일 자속밀도 B 중 자기모멘트 M, 관성모멘트 I 자석의 미소진동 주기는?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
복원토크 \(=MB\theta\), \(T=2\pi\sqrt{\dfrac{I}{MB}}\).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
복원토크 \(=MB\theta\), \(T=2\pi\sqrt{\dfrac{I}{MB}}\).
Q473
자성체
역자성체
📄 2014.8 기출
비투자율 μₛ는 역자성체에서 어떤 값을 갖는가?
💡 해설 보기
자성체의 비투자율 \(\mu_s\) (\(\mu_s=1+\chi\), \(\chi\)=자화율)
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\)
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\))
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\))
역자성체는 외부 자계와 반대로 약하게 자화 → \(\chi\lt0\) → \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 초전도체(완전 반자성, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작음.
• 강자성체(철·니켈·코발트): \(\mu_s\gg1\)
• 상자성체(알루미늄·백금): \(\mu_s\gtrsim1\) (\(\chi\gt0\))
• 역자성체(반자성체)(구리·은·비스무트): \(\mu_s\lt1\) (\(\chi\lt0\))
역자성체는 외부 자계와 반대로 약하게 자화 → \(\chi\lt0\) → \(\mu_s\lt1\).
※ \(\mu_s=0\)은 초전도체(완전 반자성, \(\chi=-1\))의 극단값. 일반 역자성체는 1보다 아주 조금 작음.
Q474
자성체
히스테리시스
📄 2014.8 기출
히스테리시스 곡선(B-H)의 기울기는 무엇에 해당하는가?
💡 해설 보기
히스테리시스 손실
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
B-H 곡선의 기울기 \(=\dfrac{B}{H}=\mu\)(투자율).
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
B-H 곡선의 기울기 \(=\dfrac{B}{H}=\mu\)(투자율).
Q486
자성체
자기차폐
📄 2014.5 기출
자기차폐에 가장 적합한 재료는?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체로 자속을 우회시킵니다.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체로 자속을 우회시킵니다.
Q494
자성체
히스테리시스
📄 2014.5 기출
규소강판과 같은 자심재료의 히스테리시스 곡선 특징은?
💡 해설 보기
히스테리시스 손실
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
자심재료는 히스테리시스 면적이 좁아 손실이 작습니다.
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
자심재료는 히스테리시스 면적이 좁아 손실이 작습니다.
Q508
자성체
감자
📄 2014.3 기출
✎ 유사
감자율 N=2.5×10⁻³, 비투자율 μₛ=100 막대자성체를 H=500AT/m에 놓을 때 자화 관련 계산의 핵심은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
막대자성체는 감자계 \(H'=NM\)를 빼서 실효 자계를 구합니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
막대자성체는 감자계 \(H'=NM\)를 빼서 실효 자계를 구합니다.
Q515
자성체
자화
📄 2014.3 기출
자성체의 자화의 세기 J와 자속밀도 B, 자계 H의 관계로 옳은 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
\(B=\mu_0 H+J\).
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
\(B=\mu_0 H+J\).
Q550
자성체
자화의 세기
📄 2013.6 기출
자화의 세기로 정의할 수 있는 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자화의 세기 \(J=\dfrac{자기모멘트}{체적}\).
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자화의 세기 \(J=\dfrac{자기모멘트}{체적}\).
Q558
자성체
자화율
📄 2013.6 기출
자화율 χ는 상자성체에서 일반적으로 어떤 값을 갖는가?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
상자성체는 χ>0(작은 양수).
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
상자성체는 χ>0(작은 양수).
Q568
자성체
히스테리시스손
📄 2013.3 기출
✎ 유사
자성체 막대를 강한 평등자계 중에서 매분 3000회 회전시킬 때 발생하는 손실은?
💡 해설 보기
철손(히스테리시스손·와전류손)
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
회전 1회마다 히스테리시스 루프 1주기 → 히스테리시스손이 발생합니다.
\[ P_h=\eta fB_m^{1.6},\qquad P_e=k f^2 B_m^2 t^2 \]와전류손은 성층(얇은 철판)으로 줄입니다. 둘의 합이 철손.
풀이
회전 1회마다 히스테리시스 루프 1주기 → 히스테리시스손이 발생합니다.
Q573
자성체
경계조건
📄 2013.3 기출
자성체 경계면에 전류가 없을 때의 경계조건으로 <u>틀린</u> 것은?
💡 해설 보기
유전체 경계조건
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
경계에서 H의 접선성분·B의 법선성분이 연속입니다(H 법선은 불연속).
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
경계에서 H의 접선성분·B의 법선성분이 연속입니다(H 법선은 불연속).
Q578
자성체
히스테리시스손2
📄 2013.3 기출
✎ 유사
회전 자성체에서 매분 회전수가 커지면 히스테리시스손은?
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
히스테리시스손 \(P_h\propto f\)이므로 회전수 증가 시 증가합니다.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
히스테리시스손 \(P_h\propto f\)이므로 회전수 증가 시 증가합니다.
Q592
자성체
자화 원인
📄 2012.8 기출
물질의 자화 현상의 근본 원인은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자화는 전자의 스핀·궤도 운동에 기인합니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자화는 전자의 스핀·궤도 운동에 기인합니다.
Q606
자성체
자구
📄 2012.5 기출
자구(magnetic domain)를 가지는 자성체는?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자구를 갖는 것은 강자성체.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
자구를 갖는 것은 강자성체.
Q613
자성체
B와 J
📄 2012.5 기출
강자성체에서 자속밀도 B와 자화의 세기 J의 관계는?
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(B=\mu_0 H+J\)(강자성체는 \(J\gg\mu_0 H\)).
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
\(B=\mu_0 H+J\)(강자성체는 \(J\gg\mu_0 H\)).
Q614
자성체
경계 굴절
📄 2012.5 기출
비투자율 μₛ₁, μₛ₂ 자성체 경계에서 입사각 θ₁, 굴절각 θ₂의 관계는?
💡 해설 보기
유전체 경계조건
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
\(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}\).
· 전계의 접선성분 연속: \(E_{1t}=E_{2t}\)
· 전속밀도의 법선성분 연속: \(D_{1n}=D_{2n}\)
굴절 법칙: \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\) (유전율 큰 쪽으로 더 벌어짐).
풀이
\(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}\).
Q626
자성체
강자성체
📄 2012.3 기출
강자성체의 세 가지 특성에 <u>포함되지 않는</u> 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
강자성체 특성은 히스테리시스·자구·포화이며 반자성은 아닙니다.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
강자성체 특성은 히스테리시스·자구·포화이며 반자성은 아닙니다.
Q641
자성체
비투자율
📄 2011.8 기출
비투자율은? (μ₀ 진공 투자율, Xm 자화율)
💡 해설 보기
투자율
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
\(\mu_s=1+X_m\).
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
\(\mu_s=1+X_m\).
Q646
자성체
자기차폐
📄 2011.8 기출
자기차폐에 가장 효과적인 재료는?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체로 자속을 우회시킵니다.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체로 자속을 우회시킵니다.
Q652
자성체
바크하우젠
📄 2011.8 기출
B-H 곡선에서 B가 계단적으로 변하는 현상은?
💡 해설 보기
바크하우젠 효과
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구가 불연속으로 회전하는 바크하우젠 효과.
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구가 불연속으로 회전하는 바크하우젠 효과.
Q664
자성체
감자력
📄 2011.6 기출
자성체의 자기 감자력은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
감자력 \(H'=\dfrac{N}{\mu_0}J\)(감자율 N, 자화 J).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
감자력 \(H'=\dfrac{N}{\mu_0}J\)(감자율 N, 자화 J).
Q695
자성체
자화의 세기
📄 2011.3 기출
✎ 유사
외부자계 H₀에서 자화의 세기 J를 구할 때 관여하는 것은? (감자율 N)
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
감자계 \(H'=NJ/\mu_0\)를 고려해 \(J=\dfrac{(\mu-\mu_0)H_0}{1+N(\mu_r-1)}\)로 구합니다.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
감자계 \(H'=NJ/\mu_0\)를 고려해 \(J=\dfrac{(\mu-\mu_0)H_0}{1+N(\mu_r-1)}\)로 구합니다.
Q698
자성체
자화의 세기
📄 2011.3 기출
비투자율 350 환상철심의 평균 자계 280AT/m일 때 자화의 세기는 약 몇 Wb/m²인가?
💡 해설 보기
자화의 세기(자화) \(J\)
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_s-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_s-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
Q707
자성체
바크하우젠
📄 2010.7 기출
자구가 외부 자장이 일정치 이상이 되면 순간적으로 회전·정렬하는 현상은?
💡 해설 보기
바크하우젠 효과
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구의 불연속 회전은 바크하우젠 효과.
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구의 불연속 회전은 바크하우젠 효과.
Q717
자성체
비투자율
📄 2010.7 기출
다음 중 비투자율이 가장 큰 것은?
💡 해설 보기
투자율
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
퍼멀로이 등 강자성체가 비투자율이 가장 큽니다.
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
퍼멀로이 등 강자성체가 비투자율이 가장 큽니다.
Q727
자성체
자화율
📄 2010.5 기출
자화율 X는 상자성체에서 일반적으로 어떤 값을 갖는가?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
상자성체는 X>0(작은 양수).
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
상자성체는 X>0(작은 양수).
Q737
자성체
반자성체
📄 2010.5 기출
반자성체에 속하는 물질은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트·구리·은 등이 반자성체.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트·구리·은 등이 반자성체.
Q740
자성체
영구자석
📄 2010.3 기출
영구자석에 관한 설명으로 옳지 <u>않은</u> 것은?
💡 해설 보기
자성체·영구자석의 성질
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 보자력이 커 투자율이 작습니다.
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 보자력이 커 투자율이 작습니다.
Q754
자성체
자기차폐
📄 2010.3 기출
자기차폐에 가장 적합한 재료는?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체.
Q763
자성체
철판 자계
📄 2009.7 기출
✎ 유사
평등자계 H₀ 중에 얇은 철판(비투자율 μs)을 자계와 직각으로 놓을 때 철판 내부 자계 H₁은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
경계에서 B 연속(수직) → \(H_1=\dfrac{H_0}{\mu_s}\).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
경계에서 B 연속(수직) → \(H_1=\dfrac{H_0}{\mu_s}\).
Q768
자성체
히스테리시스
📄 2009.7 기출
히스테리시스 곡선(B-H)의 기울기에 해당하는 값은?
💡 해설 보기
히스테리시스 손실
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
B-H 기울기 \(=\dfrac{B}{H}=\mu\)(투자율).
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
B-H 기울기 \(=\dfrac{B}{H}=\mu\)(투자율).
Q786
자성체
강자성체
📄 2009.5 기출
다음 중 강자성체가 <u>아닌</u> 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트는 반자성체입니다.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트는 반자성체입니다.
Q792
자성체
홀효과
📄 2009.5 기출
전류와 직각으로 자계를 가하면 두 방향과 직각으로 기전력이 생기는 현상은?
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
홀효과.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
홀효과.
Q824
자성체
흡인력
📄 2008.7 기출
✎ 유사
단면적 15cm² 자석 근처 철편을 통하는 자속이 3×10⁻⁴Wb일 때 흡인력을 정하는 것은?
💡 해설 보기
정전 흡인력·에너지
\[ f=\frac{\sigma^2}{2\varepsilon_0}=\frac12\varepsilon_0E^2\,[\text{N/m}^2],\quad W=\tfrac12CV^2=\tfrac12QV \]극판 단위면적당 흡인력은 전계 제곱에 비례합니다.
풀이
\(B=\phi/S=0.2\), 흡인력 \(F=\dfrac{B^2 S}{2\mu_0}\).
\[ f=\frac{\sigma^2}{2\varepsilon_0}=\frac12\varepsilon_0E^2\,[\text{N/m}^2],\quad W=\tfrac12CV^2=\tfrac12QV \]극판 단위면적당 흡인력은 전계 제곱에 비례합니다.
풀이
\(B=\phi/S=0.2\), 흡인력 \(F=\dfrac{B^2 S}{2\mu_0}\).
Q854
자성체
자기차폐
📄 2008.5 기출
자기차폐에 가장 적합한 재료는?
💡 해설 보기
자기차폐
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체.
투자율이 큰 강자성체로 공간을 감싸면 자속이 차폐체 벽을 따라 흘러 내부로 거의 들어가지 않습니다(자기저항이 작은 경로 선택). 완전차폐는 불가.
풀이
자기차폐는 투자율이 큰 강자성체.
Q871
자성체
막대자석 진동
📄 2008.3 기출
✎ 유사
자기모멘트 9.8×10⁻⁵Wb·m 막대자석을 수평성분 12.5AT/m 자오면에서 진동시킬 때 주기식은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
\(T=2\pi\sqrt{\dfrac{I}{MH}}\).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
\(T=2\pi\sqrt{\dfrac{I}{MH}}\).
Q873
자성체
자화의 세기
📄 2008.3 기출
비투자율 350 환상철심의 평균 자계 280A/m일 때 자화의 세기는 약 몇 Wb/m²인가?
💡 해설 보기
자화의 세기(자화) \(J\)
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times280\approx0.12\).
Q874
자성체
히스테리시스
📄 2008.3 기출
강자성체 히스테리시스 루프의 면적은 무엇을 나타내는가?
💡 해설 보기
히스테리시스 손실
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
루프 면적 = 1주기당 히스테리시스 손실 에너지.
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
루프 면적 = 1주기당 히스테리시스 손실 에너지.
Q882
자성체
영구자석
📄 2020.9 기출
영구자석 재료로 사용하기에 적합한 특성은?
💡 해설 보기
자성체·영구자석의 성질
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 잔류자기·보자력이 모두 커야 합니다.
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 잔류자기·보자력이 모두 커야 합니다.
Q895
자성체
막대 자화
📄 2020.9 기출
✎ 유사
길이 ℓ, 단면 반지름 a 원통이 축방향으로 균일 자화(세기 J)될 때 축상 자위와 관련된 것은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
균일 자화 원통의 자위는 자화의 세기 J로 표현됩니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
균일 자화 원통의 자위는 자화의 세기 J로 표현됩니다.
Q910
자성체
비투자율
📄 2021.3 기출
다음 중 비투자율(μr)이 가장 큰 것은?
💡 해설 보기
투자율
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
퍼멀로이 등 강자성체가 가장 큽니다.
\[ \mu=\mu_0\mu_s,\qquad B=\mu H \]· \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\), \(\mu_s\):비투자율(강자성체 수백~수천)
자속이 잘 통하는 정도입니다.
풀이
퍼멀로이 등 강자성체가 가장 큽니다.
Q914
자성체
영구자석
📄 2021.3 기출
영구자석의 재료로 적합한 것은?
💡 해설 보기
자성체·영구자석의 성질
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 잔류자기·보자력이 모두 커야 합니다.
영구자석 재료는 잔류자기 \(B_r\)와 보자력 \(H_c\)가 모두 큰(히스테리시스 면적 넓은) 경자성체. 전자석·철심은 보자력이 작은 연자성체를 씁니다.
풀이
영구자석은 잔류자기·보자력이 모두 커야 합니다.
Q917
자성체
강자성체
📄 2021.3 기출
강자성체가 <u>아닌</u> 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트는 반자성체.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
비스무트는 반자성체.
Q927
자성체
구 자성체
📄 2021.5 기출
✎ 유사
평등자계 H₀ 중 반지름 a, 투자율 μ 구 자성체 내부의 자계를 정하는 것은?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
구 자성체는 감자율(1/3)을 고려해 내부 자계를 구합니다.
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
구 자성체는 감자율(1/3)을 고려해 내부 자계를 구합니다.
Q932
자성체
자화의 세기
📄 2021.5 기출
비투자율 350 환상철심 내부의 평균 자계가 342AT/m일 때 자화의 세기는 약 몇 Wb/m²인가?
💡 해설 보기
자화의 세기(자화) \(J\)
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times342\approx0.15\).
\[ J=\mu_0(\mu_r-1)H=\chi H\,[\text{Wb/m}^2] \]
· \(H\): 자계의 세기[AT/m], \(\mu_r\): 비투자율, \(\mu_0=4\pi\times10^{-7}\)
자성체가 외부 자계에 의해 자화된 정도를 나타내며 \(B=\mu_0 H+J\)의 \(J\)항입니다.
계산
\(J=\mu_0(\mu_r-1)H=4\pi\times10^{-7}\times349\times342\approx0.15\).
Q942
자성체
자기모멘트
📄 2021.8 기출
✎ 유사
길이 10cm, 단면 반지름 1cm 원통형 자성체가 축방향으로 균일 자화될 때 자기모멘트를 정하는 것은?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자기모멘트 \(=J\times V=J\times(\pi a^2 l)\).
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
자기모멘트 \(=J\times V=J\times(\pi a^2 l)\).
Q943
자성체
자화
📄 2021.8 기출
✎ 유사
균일 자화된 원통 자성체의 자기모멘트는 자화의 세기 J와 무엇의 곱인가?
💡 해설 보기
자성체와 자화
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
\(M=J\times 체적\)입니다.
\[ J=\chi H=\mu_0(\mu_s-1)H,\quad B=\mu_0(H+M) \]강자성(μs≫1)·상자성(약간 큼)·반자성(μs<1). 자화의 세기 \(J\)는 단위체적 자기모멘트.
풀이
\(M=J\times 체적\)입니다.
Q944
자성체
자기모멘트 계산
📄 2021.8 기출
자화의 세기 0.5Wb/m², 반지름 1cm, 길이 10cm 원통의 자기모멘트는 약 몇 Wb·m인가?
💡 해설 보기
정자계 핵심
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
\(M=J\pi a^2 l=0.5\times\pi(10^{-2})^2\times0.1\approx1.57\times10^{-5}\).
직선 \(H=\dfrac{I}{2\pi r}\), 원형중심 \(H=\dfrac{I}{2a}\), 솔레노이드 \(H=nI\), \(B=\mu H\), 힘 \(F=BIl\sin\theta\), 자기저항 \(R_m=\dfrac{l}{\mu S}=\dfrac{NI}{\phi}\), 인덕턴스 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}\).
풀이
\(M=J\pi a^2 l=0.5\times\pi(10^{-2})^2\times0.1\approx1.57\times10^{-5}\).
Q945
자성체
히스테리시스
📄 2021.8 기출
히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것은?
💡 해설 보기
히스테리시스 손실
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
히스테리시스 손실 = 곡선 내부 면적.
\[ P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\text{W}] \]자화-소자 시 자구 재배열로 생기는 손실. 주파수·최대자속밀도(스타인메츠 1.6승)에 비례. 히스테리시스 루프 면적 = 단위체적당 손실에너지.
풀이
히스테리시스 손실 = 곡선 내부 면적.
Q981
자성체
바크하우젠
📄 2022.4 기출
강자성체 B-H 곡선에서 자속밀도가 순간적으로 계단적으로 변하는 현상은?
💡 해설 보기
바크하우젠 효과
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구의 불연속 회전 → 바크하우젠 효과.
강자성체 자화 시 자구가 불연속적으로 계단상 이동하는 현상(자화곡선의 미세 계단). 자구 존재의 증거입니다.
풀이
자구의 불연속 회전 → 바크하우젠 효과.
Q998
자성체
종류
📄 2022.4 기출
자성체 종류에 대한 설명으로 옳은 것은? (자화율 χm, 비투자율 μr)
💡 해설 보기
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
상자성체는 \(\chi_m\gt 0,\ \mu_r\gt 1\)입니다.
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
상자성체는 \(\chi_m\gt 0,\ \mu_r\gt 1\)입니다.
🧮 공학계산기
0
계산 기록
SI ×10ⁿ